JPWO2005123629A1 - Manufacturing method of phosphoric acid fertilizer using incinerated ash and its manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 リン成分の含有量の変化を調整して安定したリン酸肥料を安価に製造する方法及び装置を提供する。【解決手段】 汚泥焼却灰を主原料としてマグネシウム、カルシウム、カリ等の副原料を添加し溶融炉内で加熱して、溶融金属と溶融スラグとに分離したのち、溶融スラグを出滓させ急冷してリン酸肥料を製造する。主原料の汚泥焼却灰の全リン酸濃度を分析して得た測定データに基づいて変動を求め、焼却灰中の全リン酸濃度を把握したうえ副原料中の高リン含有廃棄物の添加割合を求める演算装置と、原料の溶融処理前に演算装置の出力によって決定されたリン酸濃度に応じて主原料に対し高リン含有廃棄物等の副原料を添加する添加装置とを具備している。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for producing a stable phosphate fertilizer at low cost by adjusting a change in content of a phosphorus component. [Solution] Using sludge incineration ash as a main material, auxiliary materials such as magnesium, calcium and potash are added and heated in a melting furnace to separate into molten metal and molten slag. To produce phosphate fertilizer. Fluctuation is calculated based on the measurement data obtained by analyzing the total phosphoric acid concentration of the sludge incineration ash of the main raw material, and the ratio of addition of high phosphorus content waste in the auxiliary raw material after grasping the total phosphoric acid concentration in the incineration ash And an addition device for adding a secondary raw material such as a high phosphorus content waste to the main raw material in accordance with the phosphoric acid concentration determined by the output of the arithmetic device before the raw material is melted. . [Selection] Figure 1
Description
この発明は、汚泥焼却灰または下水、し尿、家畜ふん尿などを原料としてリン酸肥料を製造する方法と製造装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for producing phosphate fertilizer using sludge incineration ash or sewage, human waste, livestock manure, and the like as raw materials.
従来から、汚泥焼却灰を利用してリン肥料を製造する方法が提案されている。例えば、日本特開2001−80979号公報には、リン成分を多量に含む汚泥焼却灰を原料とし、該原料に酸化マグネシウム、酸化カルシウム、リン酸成分等の添加剤を添加して混合原料を作成し、該混合原料を溶融し、その後に急冷してスラグ化し、その後に粉砕するリン酸肥料の製造方法が提案されている。また、日本特開2003−112988号公報にも汚泥焼却灰からリン酸肥料を製造する方法が提案されている。該公報による方法は、リン成分の濃度が高い汚泥焼却灰に、コークス、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化カリウムを加えて溶融炉内で加熱し、溶融金属と溶融スラグを溶融炉内で二液分離状態にさせ、溶融スラグを水砕槽へ選択的に出滓させて急冷し、粒状にしてリン成分が高く且つ金属成分が取り除かれた粒状スラグを製造する方法が提案されている。 Conventionally, a method for producing phosphorus fertilizer using sludge incineration ash has been proposed. For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-80979 uses a sludge incineration ash containing a large amount of phosphorus component as a raw material, and additives such as magnesium oxide, calcium oxide, and phosphoric acid component are added to the raw material to create a mixed raw material And the manufacturing method of the phosphoric acid fertilizer which fuse | melts this mixed raw material, is rapidly cooled after that, slags, and grind | pulverizes after that is proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-112988 also proposes a method for producing phosphate fertilizer from sludge incineration ash. In the method according to the publication, coke, magnesium oxide, calcium oxide and potassium oxide are added to sludge incinerated ash having a high phosphorus component concentration and heated in a melting furnace, and the molten metal and molten slag are separated into two parts in the melting furnace. A method for producing a granular slag in which the molten slag is selectively discharged to a granulation tank and rapidly cooled to form a granular slag having a high phosphorus component and a metal component removed has been proposed.
上記特開公報の他にも汚泥焼却灰からリン酸肥料を製造する方法が提案されているが、ほぼ同様である。従来技術によるリン肥料製造方法は、リン成分が原料焼却灰に多く含まれていることを予定している。即ち、リン肥料を製造するのにリン成分の含有量が少ない焼却灰を利用するメリットは小さいからである。しかし、汚泥中に含まれるリン成分の含有量(全リン酸濃度)は一定ではなく、年間を通じても変化している。また、他の原因(例えば、降雨、地域性など)によっても変動する。従来のリン酸肥料の製造方法ではリン成分の含有量を一定と見なし、高リン添加剤を添加していたため、製品中のク溶性リン酸濃度にばらつきが生じる。高リン添加剤が高価であることを理由にしてリン成分の含有量が少ない焼却灰を捨てて、リン成分の含有量が多い焼却灰のみを利用しようとすれば、それらを分別する必要があり、リン成分の含有量が少ない焼却灰をどのように処理するかという問題を解決しなければならない。また、リン成分の含有量が少ない焼却灰に高価なリン鉱石等を添加するとリン酸肥料のコストが高くなるという課題が生じる。 In addition to the above-mentioned Japanese Laid-Open Patent Publication, a method for producing phosphate fertilizer from sludge incineration ash has been proposed, but the method is almost the same. The phosphorus fertilizer manufacturing method by a prior art is planning that many phosphorus components are contained in raw material incineration ash. That is, the merit of using incinerated ash with a low phosphorus component content to produce phosphorus fertilizer is small. However, the content (total phosphoric acid concentration) of the phosphorus component contained in the sludge is not constant and changes throughout the year. It also varies depending on other causes (for example, rainfall, regionality, etc.). In the conventional method for producing phosphate fertilizer, the content of the phosphorus component is regarded as constant and a high phosphorus additive is added, so that the concentration of soluble phosphate in the product varies. If the incineration ash with low phosphorus content is thrown away and only the incineration ash with high phosphorus content is to be used because of the high price of high phosphorus additives, it is necessary to separate them. The problem of how to treat incinerated ash with low phosphorus content must be solved. Moreover, when an expensive phosphorus ore etc. are added to incineration ash with little content of a phosphorus component, the subject that the cost of a phosphate fertilizer will become high arises.
以上説明したように、従来の汚泥焼却灰を利用したリン肥料製造方法には幾つかの難点があったが、本発明は、これらの課題を解決し、リン成分の含有量の変化を調整して安定したリン酸肥料を安価に製造するため、溶融炉への投入に先立ち、主原料焼却灰のリン分含有量を測定し、リン成分の含有量が少ない焼却灰に対しては高価なリン鉱石に限らず安価な高リン含有廃棄物を添加・混合して製品中のク溶性リン酸濃度を高めて略一定濃度にし、且つ安全なリン肥料を製造する方法、装置を提供することを目的とする。 As described above, the conventional method for producing phosphorus fertilizer using sludge incineration ash has some difficulties, but the present invention solves these problems and adjusts the change in the content of phosphorus components. In order to produce a stable and stable phosphate fertilizer at a low cost, the phosphorus content of the main raw material incineration ash is measured prior to charging into the melting furnace. An object is to provide a method and an apparatus for producing a safe phosphorus fertilizer by adding and mixing inexpensive high phosphorus-containing waste not only to ore to increase the concentration of soluble phosphoric acid in the product to a substantially constant concentration. And
すなわち、本発明は、リン成分を含有する汚泥焼却灰を主原料とし、マグネシウム、カルシウム及び/又はカリウム成分を含む副原料と還元剤とを添加して溶融炉内で1350〜1450℃で加熱溶融し、前記溶融炉で溶融金属と溶融スラグとの2層に分離して溶融スラグを流出させ、次いで前記溶融スラグに急冷してリン酸肥料を製造する方法において;前記副原料及び還元剤の添加に先立ち主原料焼却灰の全リン酸濃度を測定し、該全リン酸濃度が予め定めた目標製品の濃度よりも低い場合には、溶融処理前に高リン含有物の添加割合を求めて、骨粉、魚粉、鶏糞から選ばれたリン含有廃棄物またはリン鉱石の所要量を溶融炉内に添加することにより、製品中のク溶性リン酸を6〜25%とした製品を製造することを特徴とするリン酸肥料の製造方法である。 That is, the present invention uses a sludge incinerated ash containing a phosphorus component as a main raw material, adds a secondary material containing a magnesium, calcium and / or potassium component and a reducing agent, and heats and melts at 1350 to 1450 ° C. in a melting furnace. In the method of manufacturing phosphoric acid fertilizer by separating the molten metal and molten slag into two layers in the melting furnace and letting the molten slag flow out, and then rapidly cooling to the molten slag; adding the auxiliary material and the reducing agent Prior to measuring the total phosphoric acid concentration of the main raw material incineration ash, if the total phosphoric acid concentration is lower than the predetermined target product concentration, obtain the addition ratio of the high phosphorus content before the melting treatment, By adding the required amount of phosphorus-containing waste or phosphorus ore selected from bone meal, fish meal, and chicken manure into the melting furnace, a product with 6-25% soluble phosphoric acid in the product is produced. How to make phosphate fertilizer It is.
また、本発明は、汚泥焼却灰を主原料とし、マグネシウム、カルシウム及び/又はカリウム成分を含む副原料と還元剤を添加し電気抵抗式溶融炉内で加熱して、溶融金属と溶融スラグとに分離して、溶融スラグを出滓させて急冷してリン酸肥料を製造する装置において;前記副原料の添加に先立ち主原料焼却灰の全リン酸濃度を把握して目標製品の濃度を決定する手段と、高リン含有物の添加割合を演算する演算手段と、高リン含有物を貯蔵した容器と、溶融処理前に高リン含有物を前記原料中に添加する添加装置とを具備し;前記演算装置は前記主原料の全リン含有率が該入力手段によって入力された目標製品濃度よりも低い場合にはその差分を求めて、前記副原料の添加割合を決定するようにしたことを特徴とするリン酸肥料製造装置にかかるものである。 In addition, the present invention uses sludge incinerated ash as a main raw material, adds auxiliary materials containing magnesium, calcium and / or potassium components and a reducing agent, and heats them in an electric resistance melting furnace to form molten metal and molten slag. In an apparatus that separates and produces molten slag and rapidly cools it to produce phosphate fertilizer; prior to the addition of the auxiliary material, grasp the total phosphoric acid concentration of the main raw material incineration ash and determine the concentration of the target product Means for calculating the addition ratio of the high phosphorus content, a container storing the high phosphorus content, and an addition device for adding the high phosphorus content to the raw material before the melting treatment; The arithmetic unit is characterized in that when the total phosphorus content of the main raw material is lower than the target product concentration input by the input means, the difference is obtained to determine the addition ratio of the auxiliary raw material. To the phosphate fertilizer production equipment It is hunt thing.
上記した課題を解決するため、本発明者は以下の実験並びに検討を行った。
(1)焼却灰中の成分の年間変動調査In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor conducted the following experiments and examinations.
(1) Annual variation survey of components in incineration ash
下水汚泥焼却灰は、季節や処理場等によって組成が変動することが知られている。そこで、所定の処理場における原料焼却灰の組成、特に五酸化リン(以下、「リン酸」という)濃度の季節的変動について毎月2回の調査を行った結果、図3のグラフに示すように原料焼却灰の主成分が年間にわたって変動する傾向が認められた。図3によれば、全リン酸濃度(又は全リン酸含有量、T−P2O5で示す。)は冬場に高くなり、夏場に低くなる傾向が見られる。又、5月、9月には全酸化ケイ素濃度(T−SiO2)が高くなっている。更に、全リン酸濃度と全酸化ケイ素濃度との間には逆相関の関係が見られる。これは、雨の多い5月、9月には、雨水と共に、酸化ケイ素(SiO2)を主成分とする土砂が下水中に流れ込むためと考えられる。また、台風等による大雨の後も全リン酸含有量が低くなると考えられる。なお、図3の他に、東京都下水道局による調査データにも同様な結果が得られている。It is known that the composition of sewage sludge incineration ash varies depending on the season and treatment plant. Therefore, as a result of conducting an investigation twice a month on the seasonal variation of the composition of the raw material incineration ash in the predetermined treatment plant, particularly the phosphorus pentoxide (hereinafter referred to as “phosphoric acid”) concentration, as shown in the graph of FIG. The main component of the raw incineration ash tended to change over the years. According to FIG. 3, the total phosphoric acid concentration (or total phosphoric acid content, indicated by TP 2 O 5 ) tends to be higher in winter and lower in summer. In addition, in May, it has been high all silicon oxide concentration (T-SiO 2) in September. Furthermore, there is an inverse correlation between the total phosphoric acid concentration and the total silicon oxide concentration. This is considered to be because in May and September when there is a lot of rain, earth and sand mainly composed of silicon oxide (SiO 2 ) flows into the sewage along with rainwater. Moreover, it is considered that the total phosphoric acid content is lowered even after heavy rains such as typhoons. In addition to FIG. 3, similar results have been obtained in survey data by the Tokyo Sewerage Bureau.
(2)リン酸源添加によるク溶性リン酸濃度 (2) Soluble phosphoric acid concentration by adding phosphoric acid source
表1は焼却灰中の全リン酸濃度の最大、最小、平均の場合について各主成分の全濃度を示す。表2は製品中に想定されるリン成分の割合を示す。表1、2から理解できるように、全リン酸濃度が小さい場合にはク溶性のリン酸濃度(C−P2O5)も低くなる。従って、全リン酸濃度が低い場合にはリン酸分の多い適切な添加剤を添加する必要がある。
表3、4は全リン酸濃度最小値であった焼却灰組成に近い主成分の原料焼却灰を用いて、リン酸カルシウムを添加して製品を製造した場合の焼却灰組成(表3)と製品の肥効成分の分析結果(表4)を示す。表4は、リン酸濃度の低い焼却灰を原料とし、リン酸カルシウムを添加して製造した製品のク溶性リン酸濃度が19.8%であることを示す。なお、表2に示すように、全リン濃度が最大である焼却灰を原料とした場合の製品の想定されるク溶性リン酸濃度は19.3%である。この結果から、全リン酸濃度の低い焼却灰を原料として使用する場合でも、高リン酸源の添加剤を添加によって高い全リン酸濃度の焼却灰を原料とした場合と同様なク溶性リン酸濃度を有する製品が製造可能であることが明らかになった。なお、投入された原料を溶融炉内で1350〜1450℃で加熱溶融するが、1350℃以下の場合にはク溶度が不十分であり、1450℃以上であるとリンやその他有効成分の氣散損失が無視できなくなる。
(3)焼却灰と添加する高リン酸源の選択及び添加割合の決定 (3) Selection of incinerated ash and high phosphoric acid source to be added and determination of addition ratio
そこで、添加する高リン酸源の選択並びに添加割合を決定するために、全リン酸濃度含有量の異なる複数の下水汚泥焼却灰に対して高リン酸源としてリン酸カルシウム(Ca3(PO4)2)、リン鉱石、肉骨粉焼却灰の何れかを添加して製品を製造した場合の分析結果を以下に説明する。表5はサンプルに使用する焼却灰原料(A〜D)の主成分と高リン酸源として使用可能なリン酸カルシウム(Ca3(PO4)2)、リン鉱石、肉骨粉焼却灰の主成分を示す。焼却灰Aは全リン酸濃度が最小であった焼却灰であり(表2参照)、表5中の焼却灰B〜Dは、更にそれよりも全リン酸濃度が低い焼却灰である。
表6は原料汚泥焼却灰に高リン酸源として、リン酸カルシウム、リン鉱石、肉骨粉焼却灰の何れか1つを添加し、更に酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)を添加した混合原料のサンプル1〜6の混合比を示す。サンプル1〜3はリン酸カルシウムを添加した混合原料であり、サンプル4はリン鉱石を添加した混合原料で、サンプル5、6は肉骨粉焼却灰を添加した混合原料である。サンプル5は肉骨粉焼却灰の添加量を多くした場合で、サンプル6は肉骨粉焼却灰の添加量をやや少なくした場合である。また、何れのサンプルも焼却灰の混合割合は50%を超えている。
表7は、表6のサンプル1〜6から製品を製造した場合のク溶性リン酸濃度(%)を示す。この製品の製造は混合原料を溶融炉内で加熱し、溶融金属と溶融スラグとを分離して、溶融スラグを出滓させ、その後に急冷してリン肥料を製造する従来方法による。表7から明らかなように、肉骨粉焼却灰を添加剤として使用した場合でも、リン酸カルシウム又はリン鉱石を添加剤として使用した場合と同様に高いク溶性リン酸濃度の製品が得られている。
表7と表4を比較すれば明らかなように、全リン酸濃度が低い原料焼却灰を使用しても、高リン酸源を添加すれば、全リン酸濃度が高い原料焼却灰を使用した場合の高いク溶性リン酸濃度をもつ製品が得られることが判明した。また、これらの実験により、添加する高リン酸源として肉骨粉焼却灰が使用できること及び添加割合が明らかになった。
(4)安全性の確認As is clear from comparison between Table 7 and Table 4, even if a raw incineration ash having a low total phosphoric acid concentration was used, if a high phosphoric acid source was added, a raw incineration ash having a high total phosphoric acid concentration was used. It has been found that a product with a high soluble phosphate concentration can be obtained. Moreover, these experiments revealed that meat-and-bone meal incinerated ash can be used as a high phosphoric acid source to be added and the ratio of addition.
(4) Confirmation of safety
下水汚泥焼却灰中には重金属が含まれていることがある。従って、焼却灰から肥料を製造した場合に製品中に重金属が含まれていないことが必要である。特許文献2にも安全である旨の記載はあるが、量的に安全の確認するために以下の実験を行った。表8は異なる2つの処理場から得られた焼却灰に添加剤として酸化マグネシウム及び酸化カルシウム(生石灰)を添加した混合原料の配合比を示し、図4は還元雰囲気にした溶融炉内で処理した場合の重金属の挙動(処理前と処理後の重金属成分の移行率)を示したものである。
図4から、理解できるように、肥料成分であるリン(P)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、珪素(Si)、カリウム(K)は殆どの部分がスラグ中に移行している。鉄(Fe)、ニッケル(Ni)は大半がメタルとして除去されている。アルミニウム(Al)、クロム(Cr)は、収支上はスラグ中に残存する率が高いが、クロムは市販品肥料と同等以下の含有量であるうえ、植物への施肥試験においても害は認められず、良好な生育結果が得られている。また、植物体内への吸収・移行も少ない。人体に害を及ぼす重金属である亜鉛(Zn)、砒素(As)、カドミウム(Cd)、鉛(Pb)は大半が気相中に移行し、製品から除去されている。以上の検討から焼却灰を利用してリン肥料を製造した製品は安全であるといえる。 As can be understood from FIG. 4, most of the fertilizer components phosphorus (P), magnesium (Mg), calcium (Ca), silicon (Si), and potassium (K) are transferred into the slag. Most of iron (Fe) and nickel (Ni) are removed as metal. Aluminum (Al) and chromium (Cr) have a high rate of remaining in the slag in terms of balance, but chromium has a content equal to or less than that of commercial fertilizers, and harm is also observed in fertilization tests on plants. Therefore, good growth results are obtained. In addition, there is little absorption and transfer into the plant body. Most of the heavy metals that are harmful to the human body, zinc (Zn), arsenic (As), cadmium (Cd), and lead (Pb), are transferred to the gas phase and removed from the product. From the above examinations, it can be said that products made from phosphorus fertilizer using incinerated ash are safe.
本発明によれば、汚泥焼却灰中のリン成分の含有量を計測し、目標製品との濃度の差分に基づいて安価な高リン酸原を添加剤として添加しているので、安定したリン肥料を安価に製造することができるという効果が得られる。又、請求項4によれば、高リン含有添加剤として骨粉等の廃棄物を利用しているので、骨粉等の廃棄物の処理量を少なくすることでき、かつ、製造費を安くすることができるという効果が得られる。 According to the present invention, the phosphorus content in the sludge incineration ash is measured, and an inexpensive high phosphoric acid raw material is added as an additive based on the difference in concentration from the target product, so that a stable phosphorus fertilizer Can be produced at low cost. According to claim 4, since waste such as bone meal is used as a high phosphorus content additive, the amount of waste such as bone meal can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. The effect that it can be obtained.
図1は本発明リン酸肥料製造装置の概略を示す断面図である。図1において、原料汚泥焼却灰10は、一部が主成分の含有量(特に、全リン酸含有量(T−P2O5))を測定するためのサンプル11として採取され、大半は添加剤12〜15と共に混合されて、電気抵抗式溶融炉20に投入される。添加剤としては酸化マグネシウム(MgO)12、酸化カルシウム(CaO)13及び肉骨粉焼却灰等の高リン含有廃棄物15並びに溶融炉20内を還元雰囲気にするためのコークス14が使用される。焼却灰中に含まれる酸化マグネシウム、酸化カルシウムは年間を通じて略一定の割合で含まれていることが多く(図3参照)、従って、添加剤としては酸化マグネシウム12、酸化カルシウム13、コークス14は一定の割合で添加される。添加は、例えば搬走経路途中に各添加剤ホッパからの配管を割り込ませて行わせるようにすればよい。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an outline of the phosphate fertilizer production apparatus of the present invention. In FIG. 1, the raw material
一方、全リン酸量含有量は季節による含有量変動が大きく、しかも含有量の変化はク溶性リン酸量の変化に直接的に影響を及ぼすので、安定したリン肥料の製品を製造するためにリン成分の添加量を制御する必要がある。高リン含有廃棄物15として肉骨粉焼却灰等(以下、「肉骨粉」という)が容器18内に貯蔵されている。高リン含有廃棄物15としては、骨粉、魚粉、鶏糞、又は骨粉等を含む高リン含有廃棄物が利用される。容器18の底部には所定量を放出して添加するための放出機構19が設けられている。又、添加制御装置17はサンプル11を分析したデータから現時点の焼却灰に必要な肉骨粉の添加割合を決定して、放出機構19に制御信号16を出力して所定量の肉骨粉を放出させる。
On the other hand, the total phosphoric acid content varies greatly depending on the season, and the change in content directly affects the change in the amount of soluble phosphoric acid. It is necessary to control the amount of phosphorus component added. Meat-and-bone meal incinerated ash or the like (hereinafter referred to as “meat-and-bone meal”) is stored in the
図2は添加制御装置17のブロック図を示す。図2において、添加制御装置17は目標製品濃度入力手段31、サンプル分析手段32、データ記憶装置33、全リン酸含有量決定手段34、添加率決定手段35、制御量出力手段36及び中央制御装置37から構成されている。
FIG. 2 shows a block diagram of the
目標製品濃度入力手段31は年間の季節変動、市場の需要動向や法規制(肥料取締法)等に基づいて目標製品の最少ク溶性リン酸濃度(又は目標製品に必要な全リン酸濃度)を定めて、そのデータを入力する。例えば、目標製品の最少ク溶性リン酸濃度として、法規制を超える値であって、販売価格と昨年度の全原料の全リン酸濃度、肉骨粉の価格とを考慮して、収益が最大となるように決定するようにしてもよい。サンプル分析手段32はサンプル11の主成分(又は全リン酸濃度のみ)を分析する。データ記憶装置33はク溶リン酸濃度と全リン酸濃度の関係データ、その他の必要なデータを記憶する。全リン酸含有量決定手段34は、データ記憶装置33に記憶された関係データから目標製品の全リン酸含有量を決定し、サンプルの全リン酸濃度と差分を求める。添加率決定手段35は現在の焼却灰に対する肉骨粉の添加割合を求める。制御量出力手段36は求められた割合の制御量を決定し、放出機構19を制御し、所定量の肉骨粉を放出させる。
The target product concentration input means 31 calculates the minimum soluble phosphoric acid concentration of the target product (or the total phosphoric acid concentration necessary for the target product) based on annual seasonal fluctuations, market demand trends, laws and regulations (fertilizer control law), etc. Determine and input the data. For example, the minimum soluble phosphoric acid concentration of the target product is a value that exceeds legal regulations, and the profit is maximized considering the selling price, the total phosphoric acid concentration of all raw materials in the previous fiscal year, and the price of meat and bone meal It may be determined as follows. The sample analysis means 32 analyzes the main component (or only the total phosphoric acid concentration) of the
図1において、溶融炉20には、原料投入機21、原料投入口22が設けられており、ここから原料が炉内へ投入される。また、炉体23の中央内側は溶融空間を形成するライニング29が貼られており、炉内部が形成される。その上側及び下側に電極24、25が設けられている。投入された原料26が加熱、溶融される。溶融した原料は溶融スラグ27、溶融金属28に分離し、2液分離状態で炉内部に共存する。溶融した金属28は金属排出口30から排出される。一方溶融したスラグはスラグ排出口41から排出され、水流トラフ42によって水砕槽43内に流入される。水砕槽43内には水44が張られており、水中に流入したスラグは粒状45となって水砕槽43の底に溜まる。また、炉体23の頭部に設けられたガス排出口46から焼却灰中に含まれていた鉛、亜鉛、砒素、カドミウムなどの有害物質が気化して図示省略の処理装置に排出される。
In FIG. 1, a melting
上記実施形態は以下のように作用する。まず、原料焼却灰10に対して、酸化マグネシウム12、酸化カルシウム13の添加剤とコークス14が一定の割合で添加される。同時に容器18に貯蔵されている肉骨粉等の高リン含有廃棄物、もしくはこれにリン酸カルシウムまたはリン鉱石を混合した高リン添加剤15が添加制御装置17で決定された割合で添加される。これらの添加剤12〜15が添加された混合原料は原料投入機21に投入され、投入口22から溶融炉20の炉内部に投入される。炉内部に投入された混合原料は電極24,25によって加熱され、溶融される。溶融されると混合原料は溶融スラグ27、溶融金属28に分離され、同時に溶融過程で図示省略のガスが発生する。溶融炉内には溶融スラグ27、溶融金属28が分離した状態で溜まる。ガスはガス排出口46から図示省略の処理装置に排出される。炉内に溜まった溶融金属28は金属排出口30から排出される。また、溶融スラグ27はスラグ排出口41から排出され、水流トラフ42によって水砕槽43内に流入され、粒状スラグ45となって水砕槽43の底に溜まる。粒状スラグ45を取り出し、細かく砕いて製品化を行う。破砕時には、通常コンベヤ(図示省略)で運ばれてくるスラグに水温20〜30℃の冷却水を散布することや、水砕槽の水による冷却によりスラグを粒状に破砕するが、雰囲気温度および水の節約などの理由により、図5に示すようなスラグ水砕装置を用いて40〜80℃で処理する。
The above embodiment operates as follows. First, additives of
図5は、スラグ水砕装置の各部の配置関係を示す概略正面図である。水砕槽50には溶融炉のスラグ排出口46から流下する溶融スラグ27を水流トラフ47を経て投入される。溶融スラグは高温であるため水砕槽50内の冷却水(工業用水)51は常に温度が上昇するので、制御弁49を操作して注水パイプ48から低温の用水を水砕槽50に注入する。槽内を攪拌器53で攪拌する一方、熱を吸収し昇温した水を排水管54から排出している。排水管54にはポンプ55、制御弁56を有しており、ポンプ55のデリバリ側に分岐管57を設け、その途中に冷却コイル(又は熱交換機)58及びフィルタ59を介置して排水の一部を水砕槽50に環戻させる。冷却水51の温度は排水管54に取付けた温度計61によって測定され、温度測定値はコントローラ60に入力され、また、水砕槽50の液面レベルは水位計62によって計側され、そのデータもコントローラ60に入力される。コントローラ60は、水砕槽内の冷却水の温度及び水位が設定値になる演算して制御弁49、55を制御する。このようにすることによって冷却水を40〜80℃の範囲、例えば60℃近辺を維持させて水砕された粒状スラグ52を沈積させる。
FIG. 5 is a schematic front view showing the arrangement relationship of each part of the slag granulator.
上記のように、本実施形態によれば、汚泥焼却灰中の全リン酸濃度が少ない場合は高リン含有廃棄物を適量添加するので、年間を通じてク溶性リン酸濃度が目標製品の濃度以上の値に維持され、安定した製品の製造ができ、更に、添加する高リン添加剤として骨粉等の廃棄物を利用しているので製造コストが安価になる。 As described above, according to the present embodiment, when the total phosphoric acid concentration in the sludge incineration ash is low, an appropriate amount of high phosphorus-containing waste is added, so that the soluble phosphoric acid concentration exceeds the target product concentration throughout the year. The product is maintained at a stable value, and a stable product can be produced. Further, since waste such as bone meal is used as a high phosphorus additive to be added, the production cost is reduced.
次に、本発明製品の肥効試験について述べる。 Next, the fertilization effect test of the product of the present invention will be described.
ク溶性18.63%のリン酸肥料をヒロシマナ(つけな)に施用して、0.02m2のワグネルポット(a/5000)による肥効試験を行った。試験区として、リン酸肥料を加えていない無リン酸区、製品の標準量区と2倍量区、対照肥料の標準量区と2倍量区の合計5試験区を設け、各試験区3連とした。供試土壌には、黒ボク土を用い、全ての試験区に硫酸アンモニウムと塩化カリウムをそれぞれ、成分量(NおよびK2O)として0.7gずつ施用し、対照肥料区には市販熔成リン肥(ク溶性P2O5:19.96%)、試験区には上記製品をリン酸(P2O5)として0.7g施用して、ガラス温室内で27日間栽培したところ、無リン酸区よりも明らかに生育が良く、対照肥料(熔成リン肥)と比べてもほぼ同等であった。収量指数は収穫後の生体重で対照肥料を100とした値、P2O5の吸収指数は収穫した植物中のP2O5量で対照肥料を100とした値である。製品は無リン酸区と比べ明らかに収量指数、P2O5の吸収指数が良く、対照肥料と比べても、収量指数、P2O5の吸収指数ともに熔成リン肥とほぼ同等の結果となった。A fertilizer with a solubility of 18.63% was applied to Hiroshima mana, and a fertilization effect test was conducted using a 0.02 m 2 Wagner pot (a / 5000). As test plots, a total of five test plots were set up, including a phosphate-free plot with no phosphate fertilizer added, a standard and double-volume plot of product, and a standard and double-volume plot of control fertilizer. Ream. Black soil is used as the test soil, and 0.7 g each of ammonium sulfate and potassium chloride are applied as component amounts (N and K 2 O) to all test sections, and commercially available molten phosphorus fertilizer is used for the control fertilizer section. (Cu-soluble P 2 O 5 : 19.96%) In the test plot, 0.7 g of the above product was applied as phosphoric acid (P 2 O 5 ) and cultivated in a glass greenhouse for 27 days. Obviously the growth was good and almost the same as the control fertilizer (molten phosphorus fertilizer). Yield index is a value control fertilizer value taken as 100, the absorption index of the P 2 O 5, which was 100 to control fertilizer P 2 O 5 content in the plants harvested in fresh weight after harvesting. The product clearly has a better yield index and absorption index of P 2 O 5 than the phosphate-free zone, and the yield index and absorption index of P 2 O 5 are almost the same as those of the molten phosphorus fertilizer compared to the control fertilizer. It became.
以上、この発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、具体的な構成は図示例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the illustrated example, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention.
10 汚泥焼却灰
11 サンプル 12〜14 添加剤
15 高リン添加剤 16 制御信号 17 添加制御装置
18 高リン含有物の貯蔵容器 19 放出機構
20 溶融炉 21 原料投入機 22 原料投入口
23 炉体 24、25 電極 26 投入された混合原料
27 溶融スラグ 28 溶融金属 29 ライニング
30 金属排出口 31 目標製品濃度設定器
32 サンプル分析器 33 データ記憶装置
34 全リン酸含有量決定手段
35 添加率決定手段 36 制御量出力器 37 中央制御装置
41 スラグ排出口 42 水流トラフ 43 水砕槽
44 貯水 45 粒状物 45 粒状スラグ
46 スラグ排出口 47 水流トラフ 48 注入パイプ
49 制御弁 50 水砕槽 51 冷却水
52 粒状スラグ 53 攪拌機 54 排水管
55 ポンプ 56 制御弁 57 分岐管
58 冷却コイル 59 フィルタ 60 コントローラ
61 温度計 62 水位計DESCRIPTION OF
35 Addition rate determining means 36 Control
55
58
61
Claims (7)
前記副原料及び還元剤の添加に先立ち主原料焼却灰の全リン酸濃度を測定し、該全リン酸濃度が予め定めた目標製品の濃度よりも低い場合には溶融処理前に高リン含有物の添加割合を求めて、溶融炉内に添加することにより、製品中のク溶性リン酸を6〜25%とした製品を製造することを特徴とするリン酸肥料の製造方法。Using sludge incineration ash containing phosphorus component as the main raw material, adding auxiliary material containing magnesium, calcium and / or potassium component and reducing agent, heating and melting at 1350-1450 ° C in a melting furnace, In a method for producing phosphoric acid fertilizer by separating molten metal and molten slag into two layers and letting molten slag flow out, and then rapidly cooling the molten slag;
Prior to the addition of the auxiliary material and the reducing agent, the total phosphoric acid concentration of the main raw material incineration ash is measured, and when the total phosphoric acid concentration is lower than the predetermined target product concentration, the high phosphorus content before melting treatment The manufacturing method of the phosphoric acid fertilizer characterized by manufacturing the product which made 6-25% of soluble phosphoric acid in a product by calculating | requiring the addition ratio of and adding in a melting furnace.
前記副原料の添加に先立ち主原料焼却灰の全リン酸濃度を分析して目標製品の濃度を決定する手段と、高リン含有物の添加割合を演算する演算手段と、高リン含有物を貯蔵した容器と、溶融処理前に予め用意した高リン含有物を含む副原料を前記主原料中に添加する添加装置とを具備し、
前記演算装置は前記主原料の全リン含有率が前記演算手段に入力された目標製品濃度よりも低い場合にはその差分を求めて、前記副原料の添加割合を決定するようにしたことを特徴とするリン酸肥料製造装置。Using sludge incineration ash as the main raw material, adding auxiliary materials containing magnesium, calcium and / or potassium components and a reducing agent, heating in an electric resistance melting furnace, separating into molten metal and molten slag, In an apparatus for producing phosphate fertilizer by quenching molten slag;
Prior to the addition of the secondary material, means for determining the concentration of the target product by analyzing the total phosphoric acid concentration of the main raw material incineration ash, calculation means for calculating the addition ratio of the high phosphorus content, and storing the high phosphorus content And an addition device for adding a secondary raw material containing a high phosphorus content prepared in advance before the melting treatment into the main raw material,
When the total phosphorus content of the main raw material is lower than the target product concentration input to the calculating means, the arithmetic device obtains the difference and determines the addition ratio of the auxiliary raw material. Phosphate fertilizer manufacturing equipment.
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